ESTEQUIOMETRIA

Conceptos importantes

ESTEQUIOMETRIA

Para el correcto control de proceso y el diseo de los equipos se

deben tomar tres tipos de factores:

a) Primer grupo: Son los que dependen de las leyes de la masa y

la energia.

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Segundo grupo: Cuando suceden cambios qumicos, una molcula se ha transformado en otras

Es necesario saber que las reacciones qumicas no se realizan al 100%

En la practica industrial generalmente no se alcanzan los equilibrios qumicos

La ultima parte de la reaccin antes de alcanzar el equilibrio, se desarrolla cada vez con mas lentitud por tanto antieconmico

Si no se establecen factores prcticos de rendimiento que relacionan los productos con las materias primas empleadas

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Tercer grupo: Se relaciona con la velocidad a la que se realiza los cambios, lo que determina la velocidad de los equipos

En este tipo de estudio, es indispensable manejar las cantidades de productos que entran en una reaccin en unidades molares es decir moles pueden se Gramos-moles, Kilo-moles, Libras -moles

La ecuacin qumica y la

Estequiometria

1.- Expresar y balancear ecuaciones de reaccin qumica

2.- Calcular las cantidades estequiometrias de los reactivos y productos dados en la

ecuacin qumica

3.- Definir el reactivo en exceso, reactivo limitante, conversin, grado de conversin y

rendimiento en una reaccin

La ecuacin qumica y la

Estequiometria

Identificar los reactivos en exceso y limitante y calcular el porcentaje

de los reactivos en exceso, el

rendimiento para una reaccin

qumica.

Conocer los productos de reacciones comunes.

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PESO BASE : 10 KILOGRAMOS C7H16

Composicin Peso Mol

C7H16 100 uma

O2 32 uma

CO2 44 uma

HO2 18 uma

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Problema de Estequiometria

En la produccion de soda caustica por el procedimiento de hacer reaccionar, carbonato de sodio con hidroxido de calcio en solucion, siempre queda una porcion de carbonato de sodio que no ha reaccionado

Problema de Estequiometria

Problema de Estequiometria

Problema de Estequiometria

Problema de Estequiometria

Si el peso molecular del carbonato de sodio es de 106

La soda caustica es de 40 Por cada molcula de carbonato de

sodio debern producirse dos molculas de soda caustica de 80

Se encuentra que solo se producen 1,7 molculas o menos, quedando el saldo de carbonato de sodio sin reaccionar

El Rendimiento terico, cada Kg. De soda caustica requiere

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La estequiometra es el estudio cuantitativo de reactivos y productos

en una reaccin qumica.

Reaccin qumica: proceso en el cual una sustancia (o sustancias) cambia

para formar una o ms sustancias

nuevas

ESTEQUIMETRIA

Las reacciones qumicas se representan mediante ecuaciones

qumicas. Por ejemplo el hidrgeno gas

(H2) puede reaccionar con oxgeno

gas(O2) para dar agua(H20). La

ecuacin qumica para esta reaccin se

escribe:

ESTEQUIMETRIA

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Qu le ocurre a la material cuando sufre una reaccin qumica?

Segn la ley de la conservacin de la masa los tomos ni se crean, ni se destruyen, durante una reaccin qumica. Por lo tanto una ecuacin qumica ha de tener el mismo nmero de tomos de cada elemento a ambos lados de la flecha. Se dice entonces que la ecuacin est balanceada.

ESTEQUIMETRIA

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Balanceo de las ecuaciones qumicas:

1. Determinar los reactivos y los productos de la reaccin qumica

2. Escribir la ecuacin qumica reactivos productos 3. Balancear la ecuacin

4. Se verifica la ecuacin igualada para asegurarse de que hay el mismo nmero total de tomos de cada tipo en ambos lados de la

flecha de la ecuacin.

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Consideremos la combustin del gas butano (C4H10) en el aire. Esta

reaccin consume oxgeno (O2) y

produce agua (H2O) y dixido de

carbono (CO2). Podemos entonces

escribir la ecuacin qumica:

ANALISIS DEL PROBLEMA

El carbono y el hidrgeno aparecen en un compuesto de los reactivos y en otro de los productos. Hay cuatro veces ms de tomos decarbono en los reactivos que en los productos y cinco veces ms hidrgeno en los reactivos que en los productos. Podemos arreglar esto cuadriplicando el nmero de molculas de dixido de carbono y quintuplicando el nmero de molculas

de agua:

ANALISIS DEL PROBLEMA

Ahora que ya estn balanceados los tomos de carbono e hidrgeno, falta

ajustar los tomos de oxgeno

Ya que hay dos tomos en los reactivos y 13 en los productos bastara con

multiplicar por el coeficiente 13/2.

ANALISIS DEL PROBLEMA

La preferencia es utilizar como coeficientes nmeros enteros y

no fraccionarios, as que

tenemos que multiplicar la

ecuacin por 2:

ANALISIS DEL PROBLEMA

Ahora ya tenemos la ecuacin balanceada y la podemos leer como: dos molculas de butano reaccionan con trece de oxgeno produciendo diez molculas de agua y ocho de dixido de

carbono.

DEFINICIONES

El estado fsico de los reactivos y productos puede indicarse mediante los smbolos (g), (l) y (s), para indicar los estados gaseoso, lquido y slido, respectivamente.

Por ejemplo: 2CO(g) + O2(g) 2CO2(g)

2HgO(s) 2Hg(l) + O2(g)

DEFINICIONES

Para describir lo que sucede cuando se agrega cloruro de sodio (NaCl) al agua, se

escribe:

NaCl(s) NaCl(ac)

dnde ac significa disolucin acuosa. Al escribir H2O sobre la flecha se indica el

proceso fsico de disolver una sustancia en

agua, aunque algunas veces no se pone,

para simplificar.

H2O

DEFINICIONES

El conocimiento del estado fsico de los reactivos y productos es muy til en el laboratorio,

Por ejemplo, cuando reaccionan el bromuro de potasio (KBr) y el nitrato de plata (AgNO3) en medio acuoso se forma un slido, el bromuro de plata (AgBr).

DEFINICIONES

KBr(ac) + AgNO3(ac) KNO3(ac) + AgBr(s)

Si no se indican los estados fsicos de los reactivos y productos, una persona no

informada podra tratar de realizar la

reaccin al mezclar KBr slido con AgNO3

slido, que reaccionan muy lentamente o no

reaccionan.

COMPARACION CON LA

ESTEQUIMETRIA

Supongamos que estamos preparando el almuerzo para un grupo de escolares: un sandwich de jamn y queso. Para preparar un sndwich necesitaremos dos rebanadas de pan de molde, una loncha de jamn y otra de queso. Hay 45 rebanadas de pan, 25 lonchas de queso y 19 de jamn. Podremos preparar 19 sandwichs de jamn y queso y ni uno ms porque no hay ms jamn. Decimos entonces que el jamn es el ingrediente limitante del nmero de sandwichs preparados

Problema ilustrativo

Considere la siguiente reaccin:

2NH3(g) + CO2(g) (NH2)2CO(ac) + H2O(l)

Suponga que se mezclan 637,2 g de NH3 con 1142 g de CO2. Cuntos gramos de urea

[(NH2)2CO] se obtendrn?

Problema ilustrativo 1. Primero tendremos que convertir los

gramos de reactivos en moles:

Problema ilustrativo

2. Ahora definimos la proporcin estequiomtrica entre reactivos y

productos:

a partir de2 moles de NH3 se obtiene1 mol de(NH2)2CO

a partir de 1 mol de CO2 se obtiene 1 mol de (NH2)2CO

Problema ilustrativo

3. Calculamos el nmero de moles de producto que se obtendran si cada

reactivo se consumiese en su totalidad:

Problema ilustrativo

4. El reactivo limitante es el (NH3) y podremos obtener

como mximo 18.71 moles

de urea.

Problema ilustrativo

5. Y ahora hacemos la conversin a gramos:

Problema ilustrativo

La cantidad de producto que se obtiene si reacciona todo el reactivo limitante se denomina

el rendimiento terico de la reaccin,

La cantidad de producto que se obtiene realmente en una reaccin es el rendimiento

real

Rendimiento real < Rendimiento terico

Razones para explicar la diferencia entre el

rendimiento real y el terico:

Muchas reacciones son reversibles, de manera que no proceden 100% de izquierda a derecha.

An cuando una reaccin se complete en un 100%, resulta difcil recuperar todo el producto del medio de la reaccin (como sacar toda la mermelada de un bote)

Los productos formados pueden seguir reaccionando entre s o con los reactivos, para formar todava otros productos. Estas reacciones adicionales reducen el rendimiento de la primera reaccin

RENDIMIENTO

El rendimiento porcentual o porcentaje del rendimiento describe la relacin del

rendimiento real y el rendimiento terico:

RENDIMIENTO

Por ejemplo en el ejercicio anterior calculbamos que se formaran 1124 g

de urea. Este es el rendimiento terico.

Si en realidad se formasen 953.6 g el

porcentaje de rendimiento sera:

PROBLEMA DE ESTEQUIOMETRIA

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